KR100861845B1

KR100861845B1 - 액정 장치 및 프로젝터

Info

Publication number: KR100861845B1
Application number: KR1020060112775A
Authority: KR
Inventors: 슈헤이 야마다; 쇼헤이 요시다; 다케시 세토
Original assignee: 세이코 엡슨 가부시키가이샤
Priority date: 2005-11-16
Filing date: 2006-11-15
Publication date: 2008-10-07
Also published as: KR20070052214A; JP4386025B2; US8456604B2; TW200732798A; US20070109236A1; JP2007139926A; CN1967329A; CN100474048C

Abstract

본 발명은 액정(50)이 열화하기까지의 시간을 연장하여, 신뢰성을 향상시킬 수 있는 액정 장치를 제공하기 위한 것으로, 한 쌍의 기판(10, 20)과, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에 배치된 액정(50)과, 액정(50)의 주위에 배치된 밀봉(52)을 갖는 액정 장치로서, 상기 밀봉(52)의 내주 가장자리의 안쪽에는, 대향 기판(20)에 오목부(62)를 마련함으로써 액정 저장부(60)가 형성되어 있다. 그 액정 저장부(60)는 차광막(23)과 겹치는 위치에 형성되어 있다.

Description

액정 장치 및 프로젝터{LIQUID CRYSTAL DEVICE AND PROJECTOR}

도 1은 프로젝터의 개략 구성도,

도 2는 액정 장치의 개략 구성도,

도 3은 액정 장치의 등가 회로도,

도 4는 액정 장치의 평면 구조의 설명도,

도 5는 액정 장치의 단면 구조의 설명도,

도 6은 실시예 1에 따른 액정 장치의 설명도,

도 7은 도 6(b)의 Q 부분의 확대도,

도 8은 압전 소자의 설명도,

도 9는 광 변조 장치의 구동 신호의 설명도이다.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 소자 기판 20 : 대향 기판

23 : 차광막 50 : 액정

52 : 밀봉 53 : 분할부(partition part)

60 : 액정 저장부 62 : 오목부

63 : 측면 100 : 액정 장치

110, 120 : 교반 장치(압전 소자) 800 : 프로젝터

840 : 플리커 판정부 842 : 센서

본 발명은 액정 장치 및 프로젝터에 관한 것이다.

프로젝터 등의 투사형 표시 장치가 널리 이용되고 있다. 프로젝터는 광원 광을 다른 색광으로 분리하고, 분리된 색광을 변조하여 각 색의 화상광을 생성하고, 각 색의 화상광을 합성하여 컬러 화상을 생성하며, 그 컬러 화상을 스크린을 향하여 확대 투사하는 것이다. 이 프로젝터는 분리된 색광을 변조하여 각 색의 화상광을 생성하기 위한 광 변조 장치를 구비하고 있다.

그 광 변조 장치로서, 액정 장치를 구비한 액정 광 밸브가 채용되어 있다. 그 액정 장치는 한 쌍의 기판 사이의 가장자리부에 밀봉이 배치되고, 밀봉으로 둘러싸인 영역에 액정이 주입 밀봉된 것이다. 그 한 쌍의 기판의 안쪽에는, 액정에 전압을 인가하는 전극이 형성되어 있다. 그 한 쌍의 전극 사이에 전압을 인가하여 액정을 구동함으로써, 화소마다 입사광의 투과율을 변조하는 것이 가능해진다. 이에 따라, 각 색의 화상광을 생성할 수 있게 되어 있다.

(특허 문헌 1) 일본 공개 특허 공보 평6-82799호

그러나, 상술한 프로젝터에서는, 스크린에 확대 투사되는 화상광의 휘도를 확보하기 위해, 광원으로부터 강한 광을 조사해야 한다. 그 광이 장시간에 걸쳐 액정 장치의 광 변조 영역에 입사되면, 강한 광이나 열에 의해 액정의 분해나 중합이 발생하여 액정이 열화한다. 이에 따라, 액정 장치의 광 변조 특성이 변화되어, 프로젝터의 신뢰성을 저하시키는 것으로 된다.

또 특허 문헌 1에는, 일단 액정의 주입을 행한 후, 패널을 가열하여 강제적으로 액정재로 불순물을 옮겨, 한쪽의 주입 구멍으로부터 새로운 액정을 보급하면서, 다른 쪽의 주입 구멍으로부터 오염된 액정을 배출함으로써, 패널 내에 존재하는 불순물을 제거하는 기술이 제안되어 있다. 그러나, 특허 문헌 1의 기술에서는, 프로젝터의 사용에 따른 액정의 열화에 대응할 수가 없다.

본 발명은, 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 액정이 열화하기까지의 시간을 연장하여 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 액정 장치 및 프로젝터의 제공을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따른 액정 장치는, 한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 배치된 액정과, 상기 액정의 주위에 배치된 밀봉을 갖는 액정 장치로서, 상기 밀봉의 내주 가장자리의 안쪽에는, 상기 기판에 오목부를 마련하는 것에 의해 액정 저장부가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 액정 장치에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다. 그리고, 광 변조 영역에서 강한 광이나 열을 받은 액정과, 액정 저장부에 충전된 액정이, 열 대류나 진동 등에 의해 교체됨으로써, 액정의 수광량 및 수열량을 분산시킬 수 있게 된다. 따라서, 액정 전체가 열화하기까지의 시간을 연장할 수 있다.

또한 상기 액정 저장부는 상기 밀봉으로 둘러싸인 영역의 가장자리부에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

특히 상기 액정 저장부는 상기 밀봉으로 둘러싸인 영역의 가장자리부의 분할부(partition part)에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

밀봉으로 둘러싸인 영역의 가장자리부에는, 광 변조에 사용되지 않는 광폭의 분할부가 존재한다. 그래서, 당해 부분에 액정 저장부를 형성함으로써, 액정 저장부의 용적을 확보하는 것이 가능해져, 액정 장치에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다.

또한 상기 액정 장치는, 화소 전극이 형성된 화소 영역을 갖고, 상기 액정 저장부는 상기 화소 영역의 주변 영역에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 액정 장치에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다. 그리고, 광 변조 영역에 배치된 액정과 액정 저장부에 충전된 액정을 교체함으로써, 액정 전체가 열화하기까지의 시간을 연장할 수 있다.

또한 액정 저장부는 상기 기판에 마련된 차광막과 겹치는 위치에 형성되어 있는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 액정 저장부에 배치된 액정의 배향 흐트러짐(디스크리네 이션)에 의한 광 누설을 방지하면서, 액정 장치에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다.

또한 상기 오목부의 측면은 상기 기판의 법선과 교차하는 경사면인 것이 바람직하다. 또한 상기 오목부는 홈 형상으로 연장하여 마련되고, 상기 오목부의 연장 설치 방향에 대하여 수직인 면에 의한 상기 오목부의 단면이 대략 삼각형 형상으로 되어 있는 것이 바람직하다.

이들 구성에 의하면, 오목부에 형성되는 기능막의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있다. 또한 액정 저장부에서의 액정의 배향 흐트러짐을 감소시키는 것이 가능하게 되어, 광 누설을 억제할 수 있다.

또한 상기 기판에는, 상기 액정을 교반하는 교반 장치가 마련되는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 광 변조 영역에서 강한 광이나 열을 받은 액정과, 액정 저장부에 충전된 액정의 교환을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 액정의 수광량 및 수열량을 분산시킬 수 있게 되어, 액정 전체가 열화되기까지의 시간을 연장할 수 있다.

또한 상기 교반 장치는 압전 소자인 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 고밀도의 교반 장치를 간단히 형성할 수 있다.

또한 상기 액정의 열화 상태를 판정하고, 판정 결과에 근거하여 상기 교반 장치의 운전 상태를 제어하는 열화 판정 장치를 갖는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 액정의 열화 상태에 따라, 교반 장치를 효율적으로 운전 할 수 있다.

또한 상기 열화 판정 장치는 플리커의 발생을 검출하는 것에 의해 상기 액정의 열화 상태를 판정하는 것이 바람직하다.

액정이 열화하면, 전압의 유지율이 내려가고, 플리커(화상의 깜박거림)가 나타나기 쉽게 된다. 그래서 플리커의 발생을 검출함으로써, 액정의 열화 상태를 판정할 수 있다.

또한 상기 열화 판정 장치는 화상 표시 프레임보다 긴 주기의 프레임으로 상기 액정의 구동 신호를 출력하는 것이 바람직하다.

이 구성에 의하면, 통상의 화상 표시에서 플리커가 발생하기 전에, 플리커의 발생을 검출할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 프로젝터는 상술한 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 한다.

이 구성에 의하면, 액정이 열화하기까지의 시간을 연장하는 것이 가능한 액정 장치를 구비하고 있으므로, 광 변조 특성의 변화를 억제하는 것이 가능하게 되어, 프로젝터의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 관하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또, 이하의 설명에 이용하는 각 도면에서는, 각 부재를 인식 가능한 크기로 하기 위해, 각 부재의 축척을 적절히 변경하고 있다. 본 명세서에서는, 액정 장치의 각 구성 부재에 있어서의 액정쪽을 안쪽이라고 부르고, 그 반대쪽을 바깥쪽이라고 부르기로 한 다. 또한, 「비선택 전압 인가 시」 및 「선택 전압 인가 시」란, 각각 「액정에의 인가 전압이 액정의 임계값 전압 근방인 때」 및 「액정에의 인가 전압이 액정의 임계값 전압과 비교해서 충분히 높을 때」를 의미하는 것으로 한다.

(프로젝터)

우선, 프로젝터에 관하여 도 1을 이용하여 설명한다. 도 1은 프로젝터의 개략 구성도이다.

광원(810)은 할로겐 램프나 메탈 할라이드(metal halide) 램프, 고압 수은 램프 등으로 이루어지는 광원 램프(811)와, 광원 램프(811)로부터 출사된 방사광을 대략 평행한 광선속(光線束)으로서 출사하는 오목 거울(812)을 구비하고 있다. 광원(810)의 하류 쪽에는, 대략 직사각형 형상의 소 렌즈를 매트릭스 형상으로 배치하여 이루어지는 제 1 렌즈 어레이(832) 및 제 2 렌즈 어레이(834)가 마련된다. 제 1 렌즈 어레이(832)는 광원(810)으로부터 입사된 평행한 광속을 복수의 부분 광속으로 분할하고, 각 부분 광속을 제 2 렌즈 어레이(834)의 근방에서 결상시키는 것이다. 제 2 렌즈 어레이(834)는, 제 1 렌즈 어레이로부터 입사된 각 부분 광속의 중심축이 광 변조 장치(822, 823, 824)에 대하여 수직으로 입사되도록 정렬하는 기능을 갖고 있다. 제 2 렌즈 어레이(834)의 하류 쪽에는, 입사된 광속을 1종류의 직선 편광(예컨대, s 편광 또는 p 편광)으로 변환하여 출사시키는 편광 변환 장치(836)가 마련된다.

편광 변환 장치(836)로부터의 출사광은 다이크로익 미러(813)에 입사된다. 다이크로익 미러(813)는 광원 램프(811)의 백색광에 포함되는 녹색광 및 청색광을 반사함과 동시에, 적색광을 투과시키는 기능을 갖고 있다. 다이크로익 미러(813)를 투과한 적색광은 반사 미러(817)에서 반사되어, 적색광용 광 변조 장치(822)에 입사된다. 한편, 다이크로익 미러(813)에서 반사된 녹색광 및 청색광은 다이크로익 미러(814)에 입사된다. 다이크로익 미러(814)는 청색광을 투과시킴과 동시에, 녹색광을 반사하는 기능을 갖고 있다. 다이크로익 미러(814)에서 반사된 녹색광은 녹색광용 광 변조 장치(823)에 입사된다. 한편, 다이크로익 미러(814)를 투과한 청색광은 도광 수단(821)을 통해, 청색광용 광 변조 장치(824)에 입사된다. 도광 수단(821)은 입사 렌즈(818), 릴레이 렌즈(819) 및 출사 렌즈(820)를 포함하는 릴레이 렌즈계로 이루어져, 긴 광로에 의한 청색광의 손실을 방지하는 기능을 갖고 있다.

각 광 변조 장치(822, 823, 824)로서, 화소마다 입사광의 투과율을 변조하는 액정 장치(100)와, 액정 장치를 사이에 유지하는 편광판 및 위상차판을 구비한 액정 광 밸브가 채용되어 있다. 이 액정 광 밸브에 의해, 각 색의 화상광이 생성되게 되어 있다. 또 액정 장치(100)의 상세한 구성에 대해서는 후술한다.

각 광 변조 장치(822, 823, 824)로부터 출사된 각 색의 화상광은 크로스다이크로익 프리즘(825)에 입사된다. 이 크로스다이크로익 프리즘(825)은 4개의 직각프리즘을 접합한 것이고, 그 계면에는 적색광을 반사하는 유전체 다층막과 청색광을 반사하는 유전체 다층막이 X자 형상으로 형성되어 있다. 이들 유전체 다층막에 의해 각 색의 화상광이 합성되어, 컬러 화상광이 생성된다.

생성된 컬러 화상광은 투사 광학계인 투사 렌즈(826)에 의해 스크린(827) 상에 확대 투사된다. 이에 따라, 스크린(827) 상에 컬러 화상이 표시되게 되어 있다.

(액정 장치)

다음에, 상술한 광 변조 장치를 구성하는 액정 장치에 대하여 설명한다.

도 2(a)는 액정 장치를 각 구성 요소와 함께 대향 기판 쪽에서 본 평면도이며, 도 2(b)는 도 2(a)의 H-H'선 측면 단면도이다. 이 액정 장치(100)는 한 쌍의 기판(10, 20)과, 한 쌍의 기판 사이의 광 변조 영역(10a)에 배치된 액정(50)과, 액정 주위에 배치되어 한 쌍의 기판(10, 20)을 고착하는 밀봉(52)을 구비한 것이다.

도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(100)는 TFT 어레이 기판(이하, 「소자 기판」이라 함)(10)과 대향 기판(20)을 구비하고 있다. 이 한 쌍의 기판(10, 20)을 접합하기 위해, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이의 가장자리부에, 밀봉(52)이 배치되어 있다. 이 밀봉(52)은 에폭시 등의 열경화성 수지나 아크릴 등의 자외선 경화성 수지 등으로 구성되어 있다. 밀봉(52)을 배치하기 위해서는, 우선 스크린에 의한 인쇄나 디스펜서에 의한 묘화 등의 방법으로, 액상의 밀봉을 한쪽 기판에 도포한다. 다음에 다른 쪽의 기판을 중첩시켜, 가열이나 자외선 조사 등에 의해 밀봉을 경화시킴으로써, 양 기판을 접합한다.

도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 소자 기판(10)에 있어서의 밀봉(52)의 바깥쪽의 주변 회로 영역에는, 데이터 신호 구동 회로(101) 및 외부 회로 실장 단 자(102)가 소자 기판(10)의 한 변을 따라 형성되어 있고, 이 한 변에 인접하는 두 변을 따라 주사 신호 구동 회로(104)가 형성되어 있다. 또한 대향 기판(20)의 모서리부에는, 소자 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에서 전기적 도통을 취하기 위한 기판간 도통재(106)가 배치되어 있다.

또한, 한 쌍의 기판(10, 20) 사이에서의 밀봉(52)으로 둘러싸인 영역에 액정(50)이 주입 밀봉되어 있다. 이 액정(50)을 주입 밀봉하기 위해서는, 밀봉(52)으로 둘러싸인 영역을 진공 흡인하고, 미리 밀봉(52)의 일부에 마련하여 둔 주입구로부터 액정(50)을 주입하면 좋다. 또한, 액상의 밀봉을 한쪽 기판의 전체 가장자리에 도포하고, 밀봉으로 둘러싸인 영역에 액정을 도포한 후에, 다른 쪽의 기판을 중첩시켜 밀봉을 경화시키더라도 좋다.

그리고, 밀봉(52)으로 둘러싸인 영역 내에, 광 변조 영역(10a)이 형성되어 있다. 이 광 변조 영역(10a)의 상세한 구성에 대해서는 이하에 기술한다.

(등가 회로)

도 3은 액정 장치의 등가 회로도이다. 투과형 액정 장치의 광 변조 영역에는, 복수의 화소 전극(9)이 매트릭스 형상으로 형성되어 있다. 각 화소 전극(9)의 주위에는, 해당 화소 전극(9)에의 통전 제어를 행하기 위한 스위칭 소자인 TFT 소자(30)가 형성되어 있다. 이 TFT 소자(30)의 소스에는, 데이터선(6a)이 전기적으로 접속되어 있다. 각 데이터선(6a)에는 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 공급된다. 또 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 각 데이터선(6a)에 대하여 그 순서대로 선순차적으 로 공급하여도 좋고, 서로 인접하는 복수의 데이터선(6a)에 대하여 그룹마다 공급하여도 좋다.

또한, TFT 소자(30)의 게이트에는, 주사선(3a)이 전기적으로 접속되어 있다. 주사선(3a)에는, 소정 타이밍에서 펄스식으로 주사 신호 G1, G2, …, Gm이 공급된다. 또 주사 신호 G1, G2, …, Gm은 각 주사선(3a)에 대하여 그 순서대로 선순차적으로 인가된다. 또한, TFT 소자(30)의 드레인에는, 화소 전극(9)이 전기적으로 접속되어 있다. 그리고, 주사선(3a)으로부터 공급된 주사 신호 G1, G2, …, Gm에 의해, 스위칭 소자인 TFT 소자(30)를 일정 기간만큼 온 상태로 하면, 데이터선(6a)으로부터 공급된 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 각 화소의 액정에 소정 타이밍에서 기입된다.

액정에 기입된 소정 레벨의 화상 신호 S1, S2, …, Sn은 화소 전극(9)과 후술하는 공통 전극 사이에 형성되는 액정 용량으로 일정 기간 유지된다. 또, 유지된 화상 신호 S1, S2, …, Sn이 누설되는 것을 방지하기 위해, 화소 전극(9)과 용량선(3b) 사이에 축적 용량(17)이 형성되고, 액정 용량과 병렬로 배치되어 있다. 이와 같이, 액정에 전압 신호가 인가되면, 인가된 전압 레벨에 의해 액정의 배향 상태가 변화된다. 이에 따라, 액정에 입사된 광이 변조되어 콘트라스트 표시가 가능해진다.

(평면 구조)

도 4는 액정 장치에 있어서의 광 변조 영역의 평면 구조의 설명도이다. 광 변조 영역에서의 소자 기판 상에는, ITO(Indium Tin Oxide) 등의 투명 도전성 재료로 이루어지는 직사각형 형상의 화소 전극(9)(파선(9a)에 의해 그 윤곽을 나타냄)이 매트릭스 형상으로 배열 형성되어 있다. 또한, 화소 전극(9)의 종횡의 경계를 따라, 데이터선(6a), 주사선(3a) 및 용량선(3b)이 마련된다. 또, 상술한 화소 전극(9) 형성 영역이 화소 영역이며, 매트릭스 형상으로 배치된 화소 영역마다 광 변조를 행하는 것이 가능한 구조로 되어 있다.

TFT 소자(30)는 폴리실리콘막 등으로 이루어지는 반도체층(1a)을 중심으로 하여 형성되어 있다. 반도체층(1a)의 소스 영역(후술)에는, 콘택트 홀(5)을 통해 데이터선(6a)이 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 반도체층(1a)의 드레인 영역(후술)에는, 콘택트 홀(8)을 통해 화소 전극(9)이 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 반도체층(1a)에서의 주사선(3a)과의 대향 부분에는, 채널 영역(1a')이 형성되어 있다. 또 주사선(3a)은 채널 영역(1a')과의 대향 부분에서 게이트 전극으로서 기능한다.

용량선(3b)는 주사선(3a)을 따라 대략 직선 형상으로 연장되는 본선부(즉, 평면적으로 보아, 주사선(3a)을 따라 형성된 제 1 영역)와 데이터선(6a)의 교점으로부터 데이터선(6a)을 따라 전단쪽(도면 중 위쪽)으로 돌출한 돌출부(즉, 평면적으로 보아, 데이터선(6a)을 따라 연장하여 마련된 제 2 영역)를 따라 구성되어 있다. 또한, 도 4 중 우/상 방향의 사선으로 나타낸 영역에는, 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 그리고, 용량선(3b)의 돌출부와 제 1 차광막(11a)이 콘택트 홀(13)을 통해 전기적으로 접속되고, 후술하는 축적 용량이 형성되어 있다.

(단면 구조)

도 5는 액정 장치의 단면 구조의 설명도이며, 도 4의 A-A'선 측면 단면도이다. 도 5에 나타내는 바와 같이, 액정 장치(100)는 소자 기판(10) 및 대향 기판(20)과 이들 사이에 유지된 액정(50)을 주체(主體)로 하여 구성되어 있다.

소자 기판(10)은 유리나 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(10A)를 구비하고 있다. 그 기판 본체(10A)의 내면에는, 후술하는 제 1 차광막(11a) 및 제 1 층간 절연막(12)이 형성되어 있다. 그리고, 제 1 층간 절연막(12)의 표면에 반도체층(1a)이 형성되고, 이 반도체층(1a)을 중심으로 하여 TFT 소자(30)가 형성되어 있다. 반도체층(1a)에서의 주사선(3a)과의 대향 부분에는 채널 영역(1a')이 형성되고, 그 양쪽에 소스 영역 및 드레인 영역이 형성되어 있다. 또, 이 TFT 소자(30)는 LDD(Lightly Doped Drain) 구조를 채용하고 있기 때문에, 소스 영역 및 드레인 영역에, 각각 불순물 농도가 상대적으로 높은 고농도 영역(1d, 1e)과, 상대적으로 낮은 저농도 영역(LDD 영역)(1b, 1c)이 형성되어 있다.

반도체층(1a)의 표면에는, 게이트 절연막(2)이 형성되어 있다. 그리고, 게이트 절연막(2)의 표면에 주사선(3a)이 형성되어, 그 일부가 게이트 전극을 구성하고 있다. 또한, 게이트 절연막(2) 및 주사선(3a)의 표면에 제 2 층간 절연막(4)이 형성되고, 그 제 2 층간 절연막(4)의 표면에 데이터선(6a)이 형성되어 있다. 그 데이터선(6a)은 제 2 층간 절연막(4)에 형성된 콘택트 홀(5)을 통해, 반도체층(1a)의 고농도 소스 영역(1d)과 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 제 2 층간 절연막(4) 및 데이터선(6a)의 표면에 제 3 층간 절연막(7)이 형성되고, 그 제 3 층간 절연막(7)의 표면에 화소 전극(9)이 형성되어 있다. 그 화소 전극(9)은 제 2 층간 절연막(4) 및 제 3 층간 절연막(7)에 형성된 콘택트 홀(8)을 통해, 반도체층(1a)의 고농도 드레인 영역(1e)과 전기적으로 접속되어 있다. 한편, 화소 전극(9)을 덮도록, 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(16)이 형성되어 있다. 배향막(16)의 표면에는 러빙 처리 등이 실시되고, 비선택 전압 인가 시의 액정 배향을 규제할 수 있게 되어 있다.

또, 상술한 반도체층(1a)을 연장해서 마련하여 제 1 축적 용량 전극(1f)이 형성되고, 그 제 1 축적 용량 전극(1f)의 표면에, 상술한 게이트 절연막(2)을 연장해서 마련하여 유전체막이 형성되어 있다. 또한 그 유전체막의 표면에, 상술한 용량선(3b)이 배치되어 있다. 이에 따라, 상술한 축적 용량(17)이 구성되어 있다.

또한 TFT 소자(30)의 형성 영역에 대응하여, 기판 본체(10A)의 내면에 제 1 차광막(11a)이 형성되어 있다. 제 1 차광막(11a)은 액정 장치(100)에 입사된 광이 반도체층(1a) 등에 침입하는 것을 방지하는 것이다. 또 제 1 차광막(11a)은 제 1 층간 절연막(12)에 형성된 콘택트 홀(13)을 통해, 용량선(3b)과 전기적으로 접속되어 있다. 이에 따라, 제 1 차광막(11a)은 제 3 축적 용량 전극으로서 기능하고, 제 1 층간 절연막(12)을 유전체막으로 하여, 제 1 축적 용량 전극(1f)과의 사이에 새로운 축적 용량이 형성되어 있다.

한편, 대향 기판(20)은 유리나 석영 등의 투광성 재료로 이루어지는 기판 본체(20A)를 구비하고 있다. 그 기판 본체(20A)의 내면에는, 후술하는 제 2 차광막(23)이 형성되어 있다. 또한, 기판 본체(20A) 및 제 2 차광막(23)의 표면에는, 거의 전면에 걸쳐 ITO 등의 도전체로 이루어지는 공통 전극(21)이 형성되어 있다. 또한, 공통 전극(21)의 표면에는, 폴리이미드 등으로 이루어지는 배향막(22)이 형성되어 있다. 배향막(22)의 표면에는 러빙 처리 등이 실시되고, 비선택 전압 인가 시의 액정 배향을 규제할 수 있게 되어 있다.

그리고, 소자 기판(10)과 대향 기판(20) 사이에는, 네마틱 액정 등으로 이루어지는 액정(50)이 유지되어 있다. 이 액정(50)은 정의 유전율 이방성을 나타내는 것이고, 비선택 전압 인가 시에는 기판과 대략 수평으로 배향되고, 선택 전압 인가 시에는 기판과 대략 수직으로 배향된다. 그리고, 소자 기판(10)의 배향막(16)에 의한 배향 규제 방향과, 대향 기판(20)의 배향막(22)에 의한 배향 규제 방향을, 대략 90°로 교차시킴으로써, 액정 장치(100)는 TN(Twisted Nematic) 모드로 동작하게 되어 있다. 또 액정 장치(100)의 동작 모드로서, OCB(Optical Compensated Bend) 모드나 ECB(Electrically-Controlled Birefringence) 모드 등을 채용하는 것도 가능하다.

(액정 저장부)

도 6(a)는 도 2의 P부의 확대도이며, 도 6(b)는 도 6(a)의 B-B선 측면 단면도이다. 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시예에 따른 액정 장치에서는, 밀봉(52)의 내주 가장자리의 안쪽에서, 대향 기판(20)의 내면에 오목부(62)를 형성함으로써, 액정 저장부(60)가 형성되어 있다.

도 6(a)에 나타내는 바와 같이, 밀봉(52)으로 둘러싸인 영역의 가장자리부에 는, 광 변조에 사용되지 않는 분할부(53)가 형성되어 있다. 이 분할부(53)는 밀봉(52)과 광 변조 영역(10a) 사이에, 광폭으로 형성되어 있다. 그리고 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 그 분할부(53)에서의 대향 기판(20) 상에, 홈 형상의 오목부(62)가 형성되어 있다. 이 오목부(62)는 유리 재료 등으로 이루어지는 기판 본체를 불화 수소산 등으로 하프 에칭함으로써 형성되어 있다. 일반적으로 대향 기판(20)의 두께는 1㎜ 정도이기 때문에, 오목부(62)의 깊이를 수100㎛ 정도로 형성할 수 있다.

오목부(62) 형성 영역에서는, 화소 전극(9)이 형성된 화소 영역(19)와 비교하여, 액정(50)의 층 두께가 커진다. 일반적으로 화소 영역(19)의 액정층 두께가 수㎛ 정도인데 대하여, 오목부(62)의 형성 영역의 액정층 두께를 수100㎛ 정도로 형성할 수 있다. 이에 따라, 오목부(62)의 형성 영역에서의 대향 기판(20)의 표면에, 액정 저장부(60)가 형성되어 있다. 이 액정 저장부(60)에 충전되는 액정 부피는 화소 영역(19)에 배치되는 액정 부피의 10배 정도로 하는 것도 가능하다. 특히, 광폭의 분할부(53)에 오목부(62)를 형성함으로써, 액정 저장부(60)의 용적을 확보하는 것이 가능하게 되어, 액정 장치에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다.

도 6(a)로 되돌아가, 밀봉(52)의 내주 가장자리의 안쪽에는, 제 2 차광막(23)이 형성되어 있다. 일반적으로, 화소 전극의 비형성 영역에서는, 선택 전압 인가 시에 액정이 배향 제어되지 않으므로, 광 누설이 발생하게 된다. 이 광 누설을 방지하기 위해, 제 2 차광막은 화소 전극의 비형성 영역에 형성되어 있다. 구 체적으로는, 상술한 분할부(53)에 더하여, 매트릭스 형상으로 배치된 화소 영역(19)의 주변 영역(54)에 형성되어 있다. 이에 따라, 제 2 차광막(23)은 격자 형상으로 형성되어 있다.

그리고 도 6(b)에 나타내는 바와 같이, 그 제 2 차광막(23)과 겹치는 대향 기판(20) 상의 위치에 홈 형상의 오목부(62)가 연장하여 마련되어 있다. 구체적으로는, 상술한 분할부(53)에 더하여, 화소 영역(19)의 주변 영역(54)에도 오목부(62)가 형성되고, 각 오목부(62)의 내면에 제 2 차광막(23)이 형성되어 있다. 그리고, 대향 기판(20)의 각 오목부(62)의 형성 영역에, 액정 저장부(60)가 형성되어 있다. 이와 같이, 제 2 차광막(23)과 겹치는 위치에 액정 저장부(60)를 형성했으므로, 액정 저장부(60)에 배치된 액정의 배향 흐트러짐에 의한 광 누설을 방지하면서, 액정 장치에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다.

또 대향 기판(20) 대신, 또는 대향 기판(20)과 함께, 소자 기판(10) 상에 오목부를 형성하는 것도 가능하다. 단, 도 4에 나타내는 바와 같이, 소자 기판에서의 화소 전극(9)의 주변 영역은 TFT 소자(30)나 각종 배선이 형성되어 복잡한 구조로 되어 있다. 그 때문에, 오목부의 형성에는 곤란한 설계를 수반하는 것으로 된다. 이에 대하여, 대향 기판(20)은 구조가 단순하며, 곤란한 설계를 수반하지 않고도 오목부를 형성할 수 있다.

도 7은 도 6(b)의 Q부의 확대도이다. 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 오목부(62)의 연장 설치 방향에 대하여 수직인 면에 의한 오목부(62)의 단면은 대략 사다리꼴 형상으로 되어있다. 그리고, 오목부(62)의 내면에 제 2 차광막(23), 공통 전극(21) 및 배향막(22)이 순서대로 적층 형성되고, 액정 저장부(60)가 대략 사다리꼴 형상으로 형성되어 있다.

오목부(62)의 단면이 대략 사다리꼴 형상으로 되어 있으므로, 오목부(62)의 측면(63)은 대향 기판(20)의 법선과 교차하는 경사면으로 되어있다. 그 때문에, 오목부(62)의 측면(63)과 기판 본체의 표면이 이루는 각도 θ가 둔각으로 되어 있다. 이에 따라, 공통 전극(21)의 성막 시의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있게 되어, 오목부(62)의 모서리부에서의 공통 전극(21)의 단선을 방지할 수 있다.

또한, 공통 전극(21)에 의해 액정에 전계를 인가하면, 액정 분자는 공통 전극(21)에 대하여 대략 수직으로 배향된다. 즉, 화소 영역에 배치된 액정 분자(57)는 대향 기판(20)에 대하여 대략 수직으로 배향되고, 액정 저장부(60)의 측면 상에 배치된 액정 분자(58)는 대향 기판(20)에 대하여 대략 평행하게 배향된다. 이에 따라, 액정 저장부(60)의 형성 영역에서, 액정의 배향 흐트러짐(디스크리네이션)에 의한 광 누설이 발생할 우려가 있다. 이에 대하여, 액정 저장부(60)의 측면을 경사면으로 한 경우의 액정 분자(58)의 배향 상태는 액정 저장부(60)의 측면을 수직면으로 한 경우의 액정 분자(58)의 배향 상태와 비교하여, 액정 분자(57)의 배향 상태에 가깝게 된다. 따라서, 액정 저장부(60)의 측면을 경사면으로 함으로써, 액정 저장부(60)에서의 액정의 배향 흐트러짐을 감소시키는 것이 가능하게 되어, 광 누설을 억제할 수 있다.

또, 도 7(a)에 나타내는 바와 같이, 단면이 대략 사다리꼴 형상인 오목부(62) 대신, 도 7(b)에 나타내는 바와 같이, 단면이 대략 삼각형 형상인 오목 부(62)를 형성하여도 좋다. 이 경우에도, 오목부(62)의 측면(63)은 대향 기판(20)의 법선과 교차하는 경사면으로 된다. 또한, 오목부(62)의 측면(63)과 기판 본체의 표면이 이루는 각도 θ는 단면이 대략 사다리꼴 형상인 오목부의 경우보다 커진다. 그 때문에, 단면이 대략 삼각형 형상인 오목부(62)를 형성함으로써, 공통 전극(21)의 성막 시의 스텝 커버리지를 향상시킬 수 있게 되어, 오목부(62)의 모서리부에서의 공통 전극(21)의 단선을 방지할 수 있다. 또한 액정 저장부(60)에서의 액정의 배향 흐트러짐을 감소시켜, 광 누설을 억제할 수 있다. 단, 단면이 대략 사다리꼴 형상인 오목부를 형성하는 편이, 액정 저장부(60)의 용적은 커진다. 또 오목부의 단면 형상은, 대략 사다리꼴 형상 및 대략 삼각형 형상으로 한정되지 않고, 그 이외의 형상(예컨대, 반원 형상 등)이더라도 좋다. 또한, 다른 단면 형상의 오목부를 혼재시켜도 좋다.

또, 상술한 바와 같이 액정 저장부(60)의 측면(63)을 경사면으로 하여도, 광 누설을 완전히 저지하는 것은 곤란하다. 그래서, 제 2 차광막(23)의 형성 영역 안쪽에 액정 저장부(60)를 배치하는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 제 2 차광막(23)의 폭 W1보다, 액정 저장부(60)의 폭 W2를 작게 형성하면 좋다. 이에 따라, 액정 저장부(60) 및 그 근방에서의 광 누설을 방지하는 것이 가능하게 되어, 화상의 콘트라스트를 향상시킬 수 있다.

그런데, 도 1에 나타내는 프로젝터(800)에서는, 스크린(827)에 확대 투사되는 화상광의 휘도를 확보하기 위해, 광원(810)으로부터 강한 광을 조사해야 한다. 그 강한 광이 장시간에 걸쳐 액정 장치(100)에 입사되면, 액정의 분해나 중합이 발 생하여 액정이 열화된다. 이에 따라, 액정 장치(100)의 광 변조 특성이 변화되어, 프로젝터의 신뢰성을 저하시키게 된다.

이에 대하여, 도 6에 나타내는 본 실시예의 액정 장치에서는, 밀봉(52)의 내주 가장자리의 안쪽에 있어서, 기판(20)에 오목부(62)를 마련함으로써 액정 저장부(60)가 형성되어 있는 구성으로 했기 때문에, 액정 장치(100)에 주입 밀봉되는 액정량을 증가시킬 수 있다. 그리고, 광 변조 영역의 개구부(화소 영역)에서 강한 광이나 열을 받은 액정과, 비개구부에 형성된 액정 저장부 내의 액정이 열 대류나 진동 등에 의해 교체됨으로써, 액정의 수광량 및 수열량을 분산시킬 수 있게 된다. 따라서, 액정(50)의 전체가 열화하기까지의 시간을 연장할 수 있다. 예컨대, 액정 저장부(60)에 충전된 액정의 부피를, 화소 영역(19)에 배치된 액정 부피의 10배 정도로 하면, 액정(50)의 전체가 열화하기까지의 시간을 종래의 10배 정도로 연장하는 것도 가능하다. 이에 따라, 프로젝터의 신뢰성을 10배 정도 향상시킬 수 있다. 또한, 액정 저장부(60)의 용적을 조정함으로써, 프로젝터의 신뢰성 향상의 정도를 조정하는 것도 가능해진다.

(교반 장치)

화소 영역에서 강한 광이나 열을 받은 액정과, 액정 저장부에 충전된 액정을 교체하기 위해, 액정의 교반 장치를 마련하는 것이 바람직하다. 교반 장치로서, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 소자 기판(10) 또는 대향 기판(20)의 표면에 압전 소자(110, 120)를 장착한다. 압전 소자를 채용함으로써, 정교한 교반 장치를 간단 히 형성할 수 있다.

도 8은 압전 소자의 설명도이다. 압전 소자로서, 도 8(a)에 나타내는 압전 진동판(110)을 채용할 수 있다. 압전 진동판(110)은 두께 방향으로 분극된 압전 세라믹 박판(112)의 표면에, 금속 박판(114)을 접합한 것이다. 압전 세라믹 박판(112)은 교류 전압을 인가하면 신축하는 성질을 갖는다. 그래서, 압전 세라믹 박판(112)을 교류 전원(116)에 접속함으로써, 압전 진동판(110)을 화살표(118)로 나타내는 법선 방향으로 진동시킬 수 있다.

또한 압전 소자로서, 도 8(b)에 나타내는 탄성 표면파 소자(120)를 채용하여도 좋다. 탄성 표면파 소자(120)는 수정 등의 압전 재료로 이루어지는 기판(122)의 표면에, 금속 재료 등으로 이루어지는 인터디지털 전극(124)을 구비한 것이다. 인터디지털 전극(124)은 한 쌍의 빗살 모양 전극을 번갈아 조합시켜 구성되어 있다. 그리고, 이 인터디지털 전극(124)을 교류 전원(126)에 접속함으로써, 빗살의 피치를 파장으로 하는 탄성 표면파(128)를 발생시켜, 기판(122)의 표면을 따라 전파시킬 수 있다.

그리고 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 기판 상에 장착된 압전 소자(110, 120)를 구동하면, 기판을 진동시킬 수 있다. 그렇게 하면, 한 쌍의 기판 사이에 배치된 액정은, 도 2(b)에 나타내는 배향막(16, 22)의 러빙 방향을 따라 유동한다. 이에 따라, 액정(50)을 교반하는 것이 가능하게 되어, 화소 영역에서 강한 광이나 열을 받은 액정과, 액정 저장부에 충전된 액정의 교환을 촉진시킬 수 있다. 따라서, 액정의 수광량 및 수열량을 분산시킬 수 있게 되어, 액정 전체가 열화하기까지 의 시간을 연장할 수 있다.

또, 도 2(a)에 나타내는 바와 같이, 기판에 1개의 압전 소자(110, 120)만을 장착하여도 좋지만, 복수개의 압전 소자를 장착하는 것이 바람직하다. 특히, 복수개의 압전 소자를, 기판의 네 모서리 등의 대상 위치에 장착함으로써, 기판을 균등하게 진동시켜 액정 전체를 교반하는 것이 가능해진다. 또한 교반 장치의 운전은 프로젝터의 사용 중에 연속적으로 행하여도 좋고, 간헐적으로 행하여도 좋다. 또한, 프로젝터의 상승 시 또는 하강 시에, 일정 시간만 행하여도 좋다.

(열화 판정 장치)

그런데, 일반적으로 액정 장치의 구동 방식으로서, 프레임 반전 구동이 채용되어 있다. 프레임이란, 일화면을 표시하기까지의 시간이며, 통상은 60분의 1초이다. 또한 프레임 반전 구동이란, 프레임마다 역극성의 전압을 인가하여 액정 장치를 구동하는 방식이다. 그리고 액정이 열화하면, 전압의 유지율이 내려가고, 플리커(화상의 번쩍거림)가 생기기 쉽게 된다. 이 플리커는 프레임의 2배 주기로 발생한다.

그래서, 도 1에 나타내는 프로젝터(800)에는, 액정의 열화 상태를 판정하고, 판정 결과에 근거하여 상기 교반 장치의 운전 상태를 제어하는 열화 판정 장치를 마련하는 것이 바람직하다. 이 열화 판정 장치로서, 플리커 판정부(840) 및 센서(842)를 마련한다. 센서(842)는 광 변조 장치보다 하류 쪽에 배치되어 있다. 도 1에서는, 크로스다이크로익 프리즘(825)과 투사 렌즈(826) 사이에 센서(842)가 배치되어 있다. 이 센서(842)는 RGB 3원색 광을 파장마다 분리하여 광 강도를 측정할 수 있게 되어 있다.

한편, 플리커 판정부(840)는, 플리커의 발생을 검출하기 위한 광 변조 장치의 구동 신호를 출력하게 되어 있다. 이 구동 신호로서, 어떤 콘트라스트의 균일 패턴을, 통상의 화상 표시 프레임(60분의 1초)보다 긴 주기(예컨대, 20분의 1초)의 프레임(플리커 검출용 프레임)에서 출력하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 통상의 화상 표시에서 플리커가 발생하기 전에, 플리커의 발생을 검출할 수 있다. 또한 플리커 판정부(840)는 센서(842)에 의한 각 파장의 광 강도의 측정 데이터로부터, 플리커 판정용 프레임의 2배 주기의 성분(플리커 강도)을 검출할 수 있게 되어 있다.

또 센서(842)로서, RGB 3원색 광을 파장마다 분리하여 광 강도를 측정하는 것을 채용하는 대신, RGB 3원색 광을 위상마다 분리하여 광 강도를 측정하는 것을 채용하여도 좋다. 이 경우, 도 1에 나타내는 플리커 판정부(840)에 레퍼런스 클럭을 접속한다.

도 9는 광 변조 장치의 구동 신호의 설명도이다. 이 경우의 플리커 판정부는 적색광 변조 장치의 구동 신호(R용 검출 신호)의 위상과, 녹색광 변조 장치의 구동 신호(G용 검출 신호)의 위상과, 청색광 변조 장치의 구동 신호(B용 검출 신호)의 위상을, 서로 어긋나게 한 상태로 출력한다.

도 1로 되돌아가, 플리커 판정부(840)는 정기적으로 플리커 강도를 검출하고, 출하 시의 플리커 강도와 비교한다. 여기서, 전자가 후자의 소정 비율(예컨 대, 2배)을 초과하는 경우에는, 플리커가 발생했다고 판단한다. 그리고, 상술한 액정의 교반 장치의 구동 신호를 출력한다. 이에 따라, 화소 영역에 존재하는 열화한 액정을, 액정 저장부에 충전된 새로운 액정과 교체할 수 있다.

이와 같이, 액정의 열화 판정 장치를 마련하는 구성으로 했으므로, 액정이 열화한 경우에만 교반 장치를 구동하여 액정을 교체할 수 있게 된다. 따라서, 교반 장치를 효율적으로 운전하면서, 액정 전부가 열화하기까지의 시간을 연장할 수 있다.

또, 본 발명의 기술 범위는, 상술한 각 실시예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 취지를 일탈하지 않는 범위에서, 상술한 각 실시예에 여러 가지의 변경을 가한 것을 포함한다. 즉, 각 실시예에서 취한 구체적인 재료나 구성 등은 그저 일례에 지나지 않고, 적절한 변경이 가능하다.

본 발명에 의하면, 액정이 열화하기까지의 시간을 연장하여 신뢰성을 향상시키는 것이 가능한 액정 장치 및 프로젝터를 제공할 수 있다.

Claims

한 쌍의 기판과, 상기 한 쌍의 기판 사이에 배치된 액정과, 상기 액정의 주위에 배치된 밀봉을 갖는 액정 장치로서,

상기 밀봉의 내주 가장자리의 안쪽에는, 상기 한 쌍의 기판 중 한쪽 기판의 상기 액정쪽의 면에 오목부를 마련함으로써 액정 저장부가 형성되어 있고,

상기 오목부의 측면은 상기 기판의 법선과 교차하는 경사면이며,

상기 오목부의 안쪽 면에 전극이 마련되어 있는 것

을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정 저장부는 상기 밀봉으로 둘러싸인 영역의 가장자리 단부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 액정 저장부는 상기 밀봉으로 둘러싸인 영역의 가장자리부 안쪽에서 상기 밀봉과 광변조 영역 사이에 마련된 분할부에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액정 장치는 화소 전극이 형성된 화소 영역을 갖고,

상기 액정 저장부는 상기 화소 영역의 주변 영역에 형성되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 액정 저장부는 상기 기판에 마련된 차광막과 겹치는 위치에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
삭제
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 오목부는 홈 형상으로 연장하여 마련되고,

상기 오목부의 연장 방향에 대하여 수직인 면에 의한 상기 오목부의 단면이 삼각형 형상으로 되어 있는

것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기판에는, 상기 한 쌍의 기판 사이에 배치된 액정을 교반하는 교반 장치가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 교반 장치는 압전 소자인 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 8 항에 있어서,

상기 액정의 열화 상태를 판정하고, 판정 결과에 근거하여 상기 교반 장치의 운전 상태를 제어하는 열화 판정 장치를 더 갖는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 열화 판정 장치는 플리커의 발생을 검출함으로써 상기 액정의 열화 상태를 판정하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
제 11 항에 있어서,

상기 열화 판정 장치는 화상 표시 프레임보다 긴 주기의 프레임으로 상기 액정의 구동 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 액정 장치.
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 기재된 액정 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 프로젝터.